本文關(guān)鍵詞：模擬微重力對大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞定向成骨誘導(dǎo)分化的影響

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【摘要】： 研究背景: 中國載人航天器“神州七號”的圓滿成功實(shí)現(xiàn)了中國太空行走的偉大夢想。而下一個(gè)目標(biāo)是在太空建立空間實(shí)驗(yàn)室,讓科研人員長期駐守在空間實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行科研,這就對我國航天醫(yī)學(xué)的發(fā)展提出了更加嚴(yán)峻的要求。大量研究表明,當(dāng)航天員進(jìn)入空間失重環(huán)境后會出現(xiàn)失重性骨質(zhì)丟失,主要表現(xiàn)為骨量減少,骨礦度降低,糞鈣及尿鈣排出增多,血鈣升高,出現(xiàn)負(fù)鈣平衡,導(dǎo)致骨密度下降和骨質(zhì)疏松(osteoporosis),最終使骨力學(xué)性能下降,骨折風(fēng)險(xiǎn)增高。航天觀察與地面模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示失重或模擬失重能導(dǎo)致人和動(dòng)物的持續(xù)骨質(zhì)丟失,研究表明太空飛行導(dǎo)致骨密度每個(gè)月約下降2%,相當(dāng)于一個(gè)婦女絕經(jīng)后1年的骨質(zhì)丟失量。這種骨質(zhì)丟失在航天飛行中呈進(jìn)行性改變,中長期飛行會嚴(yán)重影響骨骼的結(jié)構(gòu)和功能。航天活動(dòng)中失重造成的骨礦鹽的持續(xù)丟失導(dǎo)致嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松對宇航員的健康構(gòu)成了極大的威脅,成為人類長期停留太空和進(jìn)行星際探索的主要障礙之一。因此,對失重狀態(tài)下骨量減少的機(jī)理研究及如何預(yù)防失重骨質(zhì)丟失一直是航天醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。成骨細(xì)胞是骨組織中最重要的力學(xué)感受細(xì)胞和成骨效應(yīng)細(xì)胞,目前大量研究已證實(shí),失重和模擬失重導(dǎo)致的骨質(zhì)丟失是一個(gè)以骨形成抑制起主導(dǎo)作用的過程,以成骨細(xì)胞數(shù)量下降、骨礦形成障礙和骨成熟延遲為特征。由于微重力下成骨細(xì)胞缺乏必要的機(jī)械應(yīng)力刺激,使其增殖和分化功能下降,導(dǎo)致成熟成骨細(xì)胞數(shù)量下降,骨形成減少,這是造成空間骨丟失的主要原因。而成骨細(xì)胞是由骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bonemesenchymal stem cells,BMSCs)在體內(nèi)的各種調(diào)控因素的調(diào)節(jié)下發(fā)展而來。骨形成包括BMSCs分化為成骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞成熟為骨細(xì)胞兩個(gè)過程。因此深入研究成骨細(xì)胞以及BMSCs在失重性骨質(zhì)丟失中的作用具有非常重要的意義。目前關(guān)于失重性骨質(zhì)丟失的研究焦點(diǎn)和熱點(diǎn)主要是成骨細(xì)胞對微重力的響應(yīng)、信號傳導(dǎo)、基因表達(dá)和功能變化及微重力對成骨細(xì)胞整個(gè)分化過程的影響。關(guān)于微重力對BMSCs超微結(jié)構(gòu)的影響報(bào)道甚少。 目的: 1.觀察在一定誘導(dǎo)條件下,體外分離培養(yǎng)的大鼠BMSCs向成骨細(xì)胞的定向分化情況。熟悉并掌握細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),為下一步實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。 2.探討模擬微重力對大鼠BMSCs成骨分化過程中堿性磷酸酶(ALP)活性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響。 方法: 1.大鼠BMSCs向成骨細(xì)胞的定向分化的驗(yàn)證:采用密度梯度離心與貼壁培養(yǎng)相結(jié)合的方法分離大鼠BMSCs,將分離純化的大鼠BMSCs傳代培養(yǎng)后隨機(jī)分成2組,實(shí)驗(yàn)組用含抗壞血酸、β-甘油磷酸鈉和地塞米松聯(lián)合誘導(dǎo)液的培養(yǎng)基培養(yǎng),對照組用未含誘導(dǎo)液的普通培養(yǎng)基培養(yǎng)。 2.使用旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)(RCCS)中50ml容積的高截面縱橫比容器(HighAspect Ratio Vessel,HARV)模擬微重力,并結(jié)合Cytodex-3微載體進(jìn)行大鼠BMSCs成骨誘導(dǎo)培養(yǎng),觀察模擬微重力狀態(tài)下大鼠BMSCs定向成骨誘導(dǎo)后堿性磷酸酶(ALP)活性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的改變。 結(jié)果: 1、原代大鼠BMSCs接種后4d,可觀察到成纖維細(xì)胞樣的細(xì)胞集落,9至12d長滿單層培養(yǎng)瓶底,傳代細(xì)胞4至7d長滿單層;大鼠BMSCs向成骨細(xì)胞定向誘導(dǎo)10天后,誘導(dǎo)組大鼠BMSCs ALP活性(13.016±2.423)明顯高于對照組ALP活性(0.675±0.103),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.002)。連續(xù)成骨誘導(dǎo)20 d后,可見多個(gè)散在分布的圓形不透明鈣化結(jié)節(jié),經(jīng)茜素紅染色后礦化結(jié)節(jié)呈紅色,而對照組細(xì)胞融合成片,未見礦化結(jié)節(jié)沉積。說明在一定誘導(dǎo)條件下大鼠BMSCs能向成骨細(xì)胞定向分化。 2、RCCS中模擬微重力狀態(tài)下經(jīng)成骨誘導(dǎo)液誘導(dǎo)10天后大鼠BMSCs ALP活性(0.724±0.089)明顯低于正常重力對照組ALP活性(13.167±2.550),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[P=0.002]。模擬微重力組透射電鏡下可見部分細(xì)胞出現(xiàn)凋亡的細(xì)胞學(xué)形態(tài)改變,部分細(xì)胞核呈不規(guī)則形,有1-2個(gè)核仁,胞質(zhì)內(nèi)含有豐富的細(xì)胞器,未見細(xì)胞膠原纖維以及鈣化基質(zhì)。對照組細(xì)胞胞漿豐富,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基器發(fā)達(dá),核漿比例小,存在異染色質(zhì),明顯具有成熟細(xì)胞的表現(xiàn);細(xì)胞外基質(zhì)中出現(xiàn)排列規(guī)律的膠原纖維以及初期的鈣化、成熟的鈣化基質(zhì)等幾種狀態(tài),外基質(zhì)中出現(xiàn)排列規(guī)律的膠原纖維以及初期的鈣化、成熟的鈣化基質(zhì)等幾種狀態(tài)。說明模擬微重力能誘導(dǎo)大鼠BMSCs的凋亡并抑制其向成骨細(xì)胞的分化。 結(jié)論: 1、分離純化的大鼠BMSCs在一定條件下能向成骨細(xì)胞定向分化; 2、模擬微重力狀態(tài)下能誘導(dǎo)大鼠BMSCs的凋亡并抑制其向成骨細(xì)胞的分化。
【關(guān)鍵詞】：失重 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 成骨細(xì)胞 分化
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：R85
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-10
• 前言10-13
• 第一部分 大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化13-26
• 實(shí)驗(yàn)材料13-19
• 結(jié)果19-20
• 討論20-23
• 附圖23-26
• 第二部分 模擬微重力對大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞定向成骨誘導(dǎo)分化影響的相關(guān)研究26-37
• 材料和方法26-30
• 結(jié)果30-31
• 討論31-33
• 附圖33-37
• 總結(jié)37-38
• 參考文獻(xiàn)38-42
• 附錄42-43
• 成果43-44
• 綜述44-53
• 致謝53-54

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張楠楠;不同運(yùn)動(dòng)方式對模擬失重大鼠骨密度、骨代謝生化指標(biāo)及股骨Osterix表達(dá)的影響[D];華東師范大學(xué);2010年

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本文編號：852655